JPH065631A - 金属電極の形成方法 - Google Patents

金属電極の形成方法

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JPH065631A
JPH065631A JP16321292A JP16321292A JPH065631A JP H065631 A JPH065631 A JP H065631A JP 16321292 A JP16321292 A JP 16321292A JP 16321292 A JP16321292 A JP 16321292A JP H065631 A JPH065631 A JP H065631A
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JP
Japan
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photoresist layer
opening
layer
exposure
ultraviolet ray
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JP16321292A
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English (en)
Inventor
Keiichi Hoshi
圭一 星
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】レジストリフトオフ法によるT型金属電極の形
成を、電子線リソグラフィからフォトリソグラフィ化す
ることにより、露光時間の短縮を図る。 【構成】半導体基板上1に、g線に感度を有せずi線に
感度を有する第1のフォトレジスト層2、中間層3、g
線に感度を有する第2のフォトレジスト層4を形成し、
g線ステッパーによる露光及び現像により第2のフォト
レジスト層に第1の開口部5を形成し、次で第1の開口
部5内の中間層3を選択的に除去し、i線ステッパーに
よる露光及び現像を行ない第1のフォトレジスト層2に
第2の開口部6を形成する。その後、リセス部7を形成
し、金属層8を堆積させ、第2のフォトレジスト層4,
中間層3,第1のフォトレジスト層2を除去し、T型金
属電極8Aを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属電極の形成方法に関
し、特に電気抵抗が低くかつ、微細な線幅を有するT型
金属電極の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程における最も簡便
な金属電極の形成方法のひとつとして、レジストリフト
オフ法が用いられている。この方法について、図5を参
照して説明する。
【0003】はじめに図5(a)に示すように、半導体
基板1上に、フォトレジスト層2Aを形成し、紫外線で
露光し、現像して開口部5Aを形成する。次に図5
(b)に示すように、Al等の金属層8を堆積させたの
ち、フォトレジスト層2Aを除去し、図5(c)に示す
ような金属電極18Aを得ていた。
【0004】近年、金属電極の微細化、及び、電気抵抗
の低減のために、電子線リソグラフィによる、マッシュ
レーム型と呼ばれるT型金属電極の形成が行われてい
る。この方法について、図6を参照して説明する。
【0005】はじめに図6(a)に示すように、半導体
基板1上に、第1の電子線レジスト層11を形成したの
ち、第2の電子線レジスト層12を形成する。次に、第
1の露光量で第1の電子線露光を行い、現像して第1の
開口部15を形成する。
【0006】次に図6(b)に示すように、第2の露光
量で第2の電子線露光を行い、現像して第1の開口部1
5内に第2の開口部6を得る。次に、この第1の電子線
レジスト層11をマスクに、半導体基板1をエッチング
し、リセス部7を形成する。
【0007】次に図6(c)に示すように、全面に金属
層8を堆積させたのち、第2の電子線レジスト層12及
び第1の電子線レジスト層11を除去し、図6(d)に
示すようなマッシュレーム型と呼ばれるT型金属電極8
Aを得ていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のリソグラフィ技
術においては、微細パターンの形成は電子線リソグラフ
ィ技術で行われていた。しかし、電子線リソグラフィ露
光は、露光(描画)時間が長いという欠点がある。
【0009】一方、近年、0.5μm以下のパターン形
成が、ステップアンドリピーター露光における露光波長
の短波長化・高NA化・位相シフト法の開発等によっ
て、フォトリソグラフィ技術で可能となり、通常の微細
パターンの形成は電子線リソグラフィからフォトリソグ
ラフィ化され、露光時間の短縮化が行われている。
【0010】しかし、図5で示したように従来技術のレ
ジストリフトオフ法による金属電極の形成方法では、開
口部5Aの微細化に伴い、図5(b)で示したように、
金属層18の堆積時に、開口部5Aの上部が閉じてしま
うため、図5(c)で示したように、金属電極18Aは
三角形となり、電気抵抗が増大するという問題点があっ
た。
【0011】
【課題を解決するための手段】第1の発明の金属電極の
形成方法は、半導体基板上に第1の紫外線に感度を有さ
ない第1のフォトレジスト層と有機物からなる中間層と
第1の紫外線に感度を有する第2のフォトレジスト層と
を順次形成する工程と、第1の紫外線で露光を行い現像
して第2のフォトレジスト層に第1の開口部を形成する
工程と、この第1の開口部内に露出した前記中間層を選
択的に除去する工程と、第2の紫外線で露光を行い現像
して前記第1の開口部内に露出した前記第1のフォトレ
ジスト層に第1の開口部より径の小さい第2の開口部を
形成する工程と、この第2の開口部を含む全面に金属層
を堆積させたのち前記第2のフォトレジスト層と前記中
間層と前記第1のフォトレジスト層とを除去する工程と
を有するものである。
【0012】第2の発明の金属電極の形成方法は、半導
体基板上に第1の紫外線に感度を有さない第1のフォト
レジスト層と第1の紫外線に感度を有する第2のフォト
レジスト層とを順次形成する工程と、第1の紫外線で露
光を行い現像して第2のフォトレジスト層に第1の開口
部を形成する工程と、第2の紫外線で露光を行い現像し
て前記第1の開口部内に露出した前記第2のフォトレジ
スト層に第1の開口部より径の小さい第2の開口部を形
成する工程と、この第2の開口部を含む全面に金属層を
堆積させたのち前記第2のフォトレジスト層と前記第1
のフォトレジスト層とを除去する工程とを有するもので
ある。
【0013】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1(a)〜(d)は本発明の第1実施例を説明す
るための半導体チップの断面図である。
【0014】はじめに図1(a)に示すように、半導体
基板1上に、第1の紫外線(g線、波長435nm)に
感度を有さない第1のフォトレジスト層2と有機化合物
からなる中間層3(例えば、東京応化製、SWK43
6、膜厚0.2μm)と第2のフォトレジスト層4(例
えば、住友化学製、PFX−15,膜厚1.3μm)を
形成する。次に、ステップアンドリピーター(以下ステ
ッパーと呼ぶ)を用いて、第1の紫外線で、本実施例で
は第2のフォトレジスト層4がポジ型であるので、第1
の開口部5以外(ネガ像)に第1の露光を行い、アミン
系ガス雰囲気中に放置し、再び第1の紫外線で第2の露
光をおこない、アルカリ現像液で現像して、0.8μm
程度の開口寸法の第1の開口部5を形成する。
【0015】この第1の露光から現像までの工程は、イ
メージリバースプロセスと呼ばれる工程であり、ネガ型
像・ポジ型像を反転でき、また、図1(a)に示したよ
うに、逆テーパー断面形状が得られるという特徴をも
つ。本工程を行う理由は、第1の開口部5を逆テーパー
の断面形状にし、後工程の第2のフォトレジスト層4と
中間層3と第1のフォトレジスト層2とを除去する工程
を容易にするためである。なお、通常のイメージリバー
スプロセスにおいて、第2の露光に用いる光源は以下の
第2の紫外線(i線、波長365nm)を有しており、
本発明においては第1のフォトレジスト層2が感光しな
いような波長で全面露光を行う必要が有る。
【0016】又、本実施例において、中間層3を用いる
理由は、第2のフォトレジスト層4と第1のフォトレジ
スト層2との間に、ミキシング層を形成させないためで
ある。本実施例において用いた中間層3(SWK43
6)は、アルカリ現像液に可溶なため、第2のフォトレ
ジスト層4の現像工程において、第1の開口部5のみが
選択的に除去される。
【0017】次に、ステッパーを用いて、第2の紫外線
(i線、波長365nm)で第2の露光を行い、アルカ
リ現像液で現像して、図1(b)に示すように、第1の
開口部5内の第1のフォトレジスト層2に0.4μm程
度の開口寸法の第2の開口部6を得る。次にこの第1の
フォトレジスト層2をマスクに、半導体基板1をエッチ
ングし、リセス部7を形成する。次に、図1(c)に示
すように、Al等の金属層8を堆積する。
【0018】次に図1(d)に示すように、第2のフォ
トレジスト層4と中間層3と第1のフォトレジスト層2
とを除去することにより、マッシュルーム型と呼ばれる
T型金属電極8Aを得る。
【0019】本実施例における、第1の紫外線に感度を
有さず第2の紫外線に感度を有する第1のフォトレジス
トとしては、例えば、Y.タニ(Tani)等により、
ダイジェスト オブ ペーパーズ 1991 フォース
マイクロプロセス コンファレンス(Digest
of Papers 1991 4th MicroP
rocess Conference)90−91頁に
報告されているt−BOCスチレン(Poly ter
t−butoxy carbonyl styren)
系のポリマーと酸発生剤等から成る、化学増幅型ポジ型
レジストを用いることができる。このレジスト膜は図2
にその感度曲線を示すように、第1の紫外線(g線)に
感度を有さず第2の紫外線(i線)に感度を有してい
る。
【0020】マッシュルーム型と呼ばれるT型金属電極
形成工程において、従来の電子線露光では、露光時間が
3インチウェハーで3時間であったのに対し、本第1実
施例においてはフォトリソグラフィ化したことにより、
露光時間を5分間と短縮できた。
【0021】図3は本発明の第2実施例を説明するため
の半導体チップの断面図である。
【0022】第1実施例においては、図1(a)に示し
たように、第1のフォトレジスト層2と第2のフォトレ
ジスト層4との間に、ミキシング層を形成させないため
に、中間層3を用いている。しかし、第1のフォトレジ
スト層2と第2のフォトレジスト層4との間にミキシン
グ層の形成があっても、ミキシング層により第1のフォ
トレジストの感度が低下し、第2の紫外線での第2の露
光時間が増加するだけで解像度において問題にならない
ときには、中間層3を省略することも可能である。
【0023】この場合、図3に示したように、半導体基
板1上に、第1の紫外線に感度を有さない第1のフォト
レジスト層2Aと第2のフォトレジスト層4Aを順次形
成する。次に、ステッパーを用いて、第1の紫外線で第
1の露光を行い、アミン系ガス雰囲気中に放置し、次で
再び第1の紫外線で全面露光をおこない、アルカリ現像
液で現像して、第1の開口部5を得る。次に、ステッパ
ーを用いて、第2の紫外線で第2の露光を行い、アルカ
リ現像液で現像して、第1の開口部5内に第2の開口部
6を得る。以下第1の実施例と同様に操作し、半導体基
板1をエッチングしてリセス部7を形成する。更に、金
属層を堆積させ、第2のフォトレジスト層4Aと第1の
フォトレジスト層2Aとを除去し、マッシュルーム型と
呼ばれるT型金属電極を得ることができる。
【0024】本第2実施例においては、中間層3がない
ためミキシング層が形成され、ミキシング層により第1
のフォトレジストの感度が低下し、第2の紫外線での第
2の露光時間が増加する等の欠点があるが、T型金属電
極形成工程で考えた場合は、中間層3がないため工程の
簡略化が行えるという利点がある。
【0025】図4(a)〜(b)は本発明の第3実施例
を説明するための半導体チップの断面図である。
【0026】第1実施例においては、第1のフォトレジ
スト層2と中間層3と第2のフォトレジスト層4とを除
去する工程を容易にするために、イメージリバースプロ
セス工程を用い、開口形状を逆テーパー断面形状にする
方法について説明した。しかし、第1開口部5を逆テー
パー断面形状にする必要がない場合がある。電子線リソ
グラフィ露光においては、電子線レジスト層の膜厚が量
産上では1μm程度にしか厚膜化できないのに対し、第
1の紫外線による第2のフォトレジスト層4の露光にお
いては、第2のフォトレジスト層4の厚膜化(例えば、
2μm程度)が可能であり、これにより第1の開口部5
が高アスペクト比化でき、第2のフォトレジスト層4と
中間層3と第1のフォトレジスト層2とを除去する工程
が容易になる場合である。
【0027】この場合、図4(a)に示すように、半導
体基板1上に、第1の紫外線に感度を有さない第1のフ
ォトレジスト層2と中間層3と第2のフォトレジスト層
4とを順次形成する。次に、ステッパーを用いて、第1
の紫外線で、第2のフォトレジスト層4がポジ型である
場合、ポジ型像の第1の露光を行い、アルカリ現像液で
現像して、0.8μm程度の開口寸法の第1の開口部5
を得る。次に、ステッパーを用いて、第2の紫外線で第
2の露光を行い、アルカリ現像液で現像して、図4
(b)に示すように、第1の開口部5内に第2の開口部
6を得る。
【0028】以下、第1の実施例と同様に操作し、半導
体基板1をエッチングしてリセス部7を形成する。以
下、金属層を堆積させたのち第2のフォトレジスト層4
と中間層3と第1のフォトレジスト層2とを除去し、図
1(d)に示したような、マッシュレーム型と呼ばれる
T型金属電極を得る。本第3実施例においても、第1実
施例と同様に、第2のフォトレジスト層4の現像で可溶
な中間層3を用いることにより、第2のフォトレジスト
層4の現像で、中間層3を選択的に除去する。
【0029】本第3実施例においては、イメージリバー
スプロセス工程を行わないため、工程の簡略化が行える
という利点がある。又、第2実施例と同様の理由より中
間層3を用いないことが可能な場合には、第2実施例と
同様に中間層3を用いず、更に、工程の簡略化が行える
という利点がある。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、微
細な線幅で抵抗の低いマッシュレーム型と呼ばれるT型
金属電極を、従来の電子線リソグラフィ露光に変えてフ
ォトリソグラフィ露光で行なうことができるため、パタ
ーン形成の露光時間を短縮できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を説明するための半導体チ
ップの断面図。
【図2】実施例に用いるポジ型レジストの感度曲線を示
す図。
【図3】本発明の第2実施例を説明するための半導体チ
ップの断面図。
【図4】本発明の第3実施例を説明するための半導体チ
ップの断面図。
【図5】従来例を説明するための半導体チップの断面
図。
【図6】従来例を説明するための半導体チップの断面
図。
【符号の説明】
1 半導体基板 2,2A 第1のフォトレジスト層 3 中間層 4,4A 第2のフォトレジスト層 5,15 第1の開口部 5A 開口部 6 第2の開口部 7 リセス部 8,18 金属層 8A,18A T型金属電極 11 第1の電子線レジスト 12 第2の電子線レジスト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に第1の紫外線に感度を有
    さない第1のフォトレジスト層と有機物からなる中間層
    と第1の紫外線に感度を有する第2のフォトレジスト層
    とを順次形成する工程と、第1の紫外線で露光を行い現
    像して第2のフォトレジスト層に第1の開口部を形成す
    る工程と、この第1の開口部内に露出した前記中間層を
    選択的に除去する工程と、第2の紫外線で露光を行い現
    像して前記第1の開口部内に露出した前記第1のフォト
    レジスト層に第1の開口部より径の小さい第2の開口部
    を形成する工程と、この第2の開口部を含む全面に金属
    層を堆積させたのち前記第2のフォトレジスト層と前記
    中間層と前記第1のフォトレジスト層とを除去する工程
    とを有することを特徴とする金属電極の形成方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に第1の紫外線に感度を有
    さない第1のフォトレジスト層と第1の紫外線に感度を
    有する第2のフォトレジスト層とを順次形成する工程
    と、第1の紫外線で露光を行い現像して第2のフォトレ
    ジスト層に第1の開口部を形成する工程と、第2の紫外
    線で露光を行い現像して前記第1の開口部内に露出した
    前記第2のフォトレジスト層に第1の開口部より径の小
    さい第2の開口部を形成する工程と、この第2の開口部
    を含む全面に金属層を堆積させたのち前記第2のフォト
    レジスト層と前記第1のフォトレジスト層とを除去する
    工程とを有することを特徴とする金属電極の形成方法。
JP16321292A 1992-06-23 1992-06-23 金属電極の形成方法 Withdrawn JPH065631A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7319070B2 (en) 2005-03-31 2008-01-15 Fujitsu Limited Semiconductor device fabrication method
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